Akımsız nikel bor kaplanmış otomat çeliğinin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of electroless nickel boron coated free cutting steel
- Tez No: 1020146
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Giresun Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, 9SMn28 ve 9SMnPb28 otomat çelikleri üzerine akımsız nikel-bor (Ni-B) kaplama uygulanmış ve farklı ısıl işlem koşullarının mikroyapı, faz oluşumu, sertlik ve tribolojik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Kaplama işlemi sonrasında numunelere 250 °C'de 5 saat ve ardından 400 °C'de 1 saat süreyle temperleme işlemleri uygulanmıştır. Kaplanan numunelerin mikroyapı ve faz analizleri SEM, EDS ve XRD yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiş; sertlik ölçümleri mikrosertlik cihazı ile belirlenmiş ve tribolojik davranışları farklı kayma hızlarında aşınma testleri ile incelenmiştir. SEM analizleri sonucunda Ni–B kaplamaların çelik yüzeylerinde homojen ve süreklilik gösteren bir tabaka oluşturduğu belirlenmiştir. Kaplama kalınlıklarının yaklaşık 7,5-9,167 µm arasında değiştiği tespit edilmiştir. XRD analizlerinde kaplama sonrası ve ısıl işlem uygulanan numunelerde NiB, Ni₂B, Ni₃B ve Ni₄B₃ fazlarının oluştuğu belirlenmiş, ısıl işlem sıcaklığının artmasıyla birlikte kristal fazların daha belirgin hale geldiği görülmüştür. Mikrosertlik sonuçlarına göre, kaplama öncesinde yaklaşık 234-250 HV₀.₁ aralığında olan sertlik değerlerinin, 250 °C + 400 °C ısıl işlemi sonrasında yaklaşık 1175-1198 HV₀.₁ seviyelerine yükseldiği belirlenmiştir. Sertlikte meydana gelen bu artışın, oluşan sert nikel borür fazlarından kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Aşınma testleri sonucunda Ni-B kaplama ve ısıl işlem uygulamalarının aşınma direncini önemli ölçüde artırdığı tespit edilmiştir. Özellikle 250 °C + 400 °C ısıl işlem uygulanan numunelerde en düşük aşınma oranları ve sürtünme katsayıları elde edilmiştir. SEM incelemelerinde düşük kayma hızlarında abrasif aşınmanın, yüksek kayma hızlarında ise adhezif, delaminasyon ve oksidatif aşınma mekanizmalarının baskın hale geldiği belirlenmiştir. EDS analizleri sonucunda aşınmış yüzeylerde oksijen elementinin tespit edilmesi, aşınma sırasında oksidatif reaksiyonların meydana geldiğini göstermiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, akımsız Ni-B kaplama ve uygulanan ısıl işlemlerin otomat çeliklerinin yüzey özelliklerini önemli ölçüde geliştirdiği ve aşınmaya dayanıklı endüstriyel uygulamalar için etkili bir alternatif sunduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, electroless nickel-boron (Ni–B) coatings were applied onto 9SMn28 and 9SMnPb28 free-cutting steels, and the effects of different heat treatment conditions on microstructure, phase formation, hardness, and tribological properties were investigated. After the coating process, the samples were heat treated at 250 °C for 5 hours followed by tempering at 400 °C for 1 hour. Microstructural and phase analyses of the coated samples were carried out using SEM, EDS, and XRD techniques. Hardness measurements were performed using a microhardness tester, while tribological behaviors were evaluated by wear tests at different sliding speeds. SEM analyses revealed that the Ni–B coatings formed homogeneous and continuous layers on the steel surfaces. The coating thicknesses were determined to vary between approximately 7.5 and 9.167 µm. XRD analyses showed the formation of NiB, Ni₂B, Ni₃B, and Ni₄B₃ phases after coating and heat treatment, and the crystalline phases became more pronounced with increasing heat treatment temperature. According to the microhardness results, the hardness values, which were initially in the range of approximately 234-250 HV₀.₁ before coating, increased up to approximately 1175-1198 HV₀.₁ after the 250 °C + 400 °C heat treatment. This increase in hardness was attributed to the formation of hard nickel boride phases. Wear test results indicated that the Ni–B coating and subsequent heat treatments significantly improved the wear resistance of the steels. The lowest wear rates and friction coefficients were obtained for the samples treated at 250 °C + 400 °C. SEM examinations demonstrated that abrasive wear was dominant at low sliding speeds, whereas adhesive, delamination, and oxidative wear mechanisms became dominant at higher sliding speeds. The detection of oxygen on the worn surfaces by EDS analyses confirmed the occurrence of oxidative reactions during wear. Based on the obtained results, it was concluded that electroless Ni-B coatings and applied heat treatments significantly improved the surface properties of free-cutting steels and provided an effective alternative for wear-resistant industrial applications.
Benzer Tezler
- Ön işlemli akımsız nikel ve bor nitrür takviyeli akımsız nikel kaplanmış anodize alüminyum yüzeylerin özellikleri
Properties of pre-treated electroless nickel and bor nitride reinforced electroless nickel coatings on anodized aluminum surface
MUSTAFA KOCABAŞ
Doktora
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURHAN CANSEVER
- Elektrot ark kaynağı ile birleştirilen akımsız nikel bor kaplanmış çeliklerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of electroless nickel boron coated steels joined by electrode arc welding
EMRE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRÜ TALAŞ
- Grafen nano partikül ilavesinin akımsız nikel bor kaplamaya etkisi
Effect of graphene nanoplatelets addition on electroless nickel boron coating
ÇAĞDAŞ ÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ
- Namlu malzemesi 32CrMoV12-10 alaşımının akımsız nikel-bor kaplanması ve alaşımın tribolojik dayanımına kaplama ısıl işlem parametrelerinin etkisinin incelenmesi
A study of the nickel-boron coating of the barrel material 32CrMoV12-10 alloy and after coating heat treatment parameters effects on tribological strenght of the alloy
ERDOĞAN KORAY ÖZYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma TeknolojileriKırıkkale ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHARREM PUL
- Yumuşak çelik üzerine nikel-bor kaplama uygulaması
Nickel-boron planting on the mild steel
ÖMER PALA
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MUSTAFA ANIK